stringtranslate.com

Лаборатори Национали дель Гран Сассо

Laboratori Nazionali del Gran Sasso ( LNGS ) — крупнейший подземный исследовательский центр в мире. Расположенный у подножия горы Гран-Сассо в Италии , он хорошо известен исследованиями в области физики элементарных частиц , проводимыми INFN . Помимо наземной части лаборатории, под горой находятся обширные подземные сооружения. Ближайшие города — Л'Акуила и Терамо . Объект расположен примерно в 120 км от Рима .

Основная миссия лаборатории — проводить эксперименты, требующие низкофоновой среды в областях астрофизики и ядерной астрофизики , а также других дисциплин, которые могут извлечь выгоду из ее характеристик и ее инфраструктур. LNGS, как и три другие европейские подземные астрофизические лаборатории ( Laboratoire Souterrain de Modane , Laboratorio subterráneo de Canfranc и Boulby Underground Laboratory ), является членом координационной группы ILIAS.

Удобства

Лаборатория состоит из наземного объекта, расположенного на территории национального парка Гран-Сассо и Монти-делла-Лага , и обширных подземных объектов, расположенных рядом с 10-километровым туннелем автомагистрали Трафоро-дель-Гран-Сассо .

Первые крупные эксперименты в LNGS были проведены в 1989 году; позже объекты были расширены, и теперь это самая большая подземная лаборатория в мире. [1]

Есть три основных экспериментальных зала с цилиндрическими сводами , каждый примерно 20 м в ширину, 18 м в высоту и 100 м в длину. [1] Они обеспечивают примерно 3×20×100=6000 м 2 (65000 кв. футов) площади пола и 3×20×(8+10×π/4)×100=95100 м 3 (3360000 куб. футов) объема. Включая меньшие помещения и различные соединительные туннели, объект составляет в общей сложности 17800 м 2 (192000 кв. футов) и 180000 м 3 (6400000 куб. футов). [2] [1]

Экспериментальные залы покрыты примерно 1400 м скалы, защищающей эксперименты от космических лучей . Обеспечивая около 3400 метров экранирования в водном эквиваленте (мвэ), это не самая глубокая подземная лаборатория, но тот факт, что к ней можно добраться без использования шахтных подъемников, делает ее очень популярной.

Научно-исследовательские проекты

Исследование нейтрино

С конца августа 2006 года ЦЕРН направил пучок мюонных нейтрино из ускорителя CERN SPS в лабораторию Гран-Сассо, расположенную в 730 км, где они были обнаружены детекторами OPERA и ICARUS в ходе исследования нейтринных осцилляций , которое должно улучшить результаты эксперимента Fermilab - MINOS .

В мае 2010 года Люсия Вотано , директор лабораторий Гран-Сассо, объявила: «Эксперимент OPERA достиг своей первой цели: обнаружения тау-нейтрино, полученного в результате преобразования мюонного нейтрино , которое произошло во время путешествия из Женевы в лабораторию Гран-Сассо». [3] Это было первое наблюдаемое событие-кандидат тау-нейтрино в пучке мюонных нейтрино, что предоставило дополнительные доказательства того, что нейтрино имеют массу. [4] (Исследования впервые определили, что нейтрино имеют массу, в 1998 году на детекторе нейтрино Супер-Камиоканде. [5] [6] ) Нейтрино должны иметь массу, чтобы произошло это преобразование; это отклонение от классической Стандартной модели физики элементарных частиц , которая предполагала, что нейтрино не имеют массы. [6] [7]

Попытка определить природу нейтрино Майораны /Дирака, называемая CUORE (Криогенная подземная обсерватория редких событий), работает в лаборатории (по состоянию на 2018 год). Детектор защищен свинцом, извлеченным из древнеримского кораблекрушения, из-за более низкой радиоактивности древнего свинца, чем недавно отчеканенного свинца. Артефакты были переданы CUORE из Национального археологического музея в Кальяри . [8]

В сентябре 2011 года Дарио Аутьеро, исследователь из Института ядерной физики в Лионе, Франция, представил предварительные результаты, которые показали, что нейтрино, произведенные в ЦЕРНе, прибывали в детектор OPERA примерно на 60 нс раньше, чем если бы они двигались со скоростью света. [9] Эта аномалия нейтрино, движущихся быстрее скорости света, не была немедленно объяснена. [10] Результаты были впоследствии исследованы и подтверждены как неверные. Они были вызваны дефектным оптоволоконным кабелем в приемнике OPERA лаборатории, [11] что привело к позднему поступлению сигнала часов, с которым сравнивалось прибытие нейтрино. Хотя официальное заявление, опубликованное OPERA, не объявляет о какой-либо аномалии в скорости нейтрино, [12] и, следовательно, дело полностью раскрыто, развитие истории заставило сообщество задуматься.

В 2014 году Borexino впервые напрямую измерил нейтрино из первичного процесса слияния протонов и протонов на Солнце. Этот результат опубликован в Nature. Это измерение согласуется с ожиданиями, полученными из стандартной солнечной модели Дж. Бахалла вместе с теорией осцилляций солнечных нейтрино, описанной теорией MSW. В 2020 году Borexino также измерил солнечные нейтрино, возникшие из цикла CNO , процесса слияния, распространенного в гигантских звездах, но редкого на Солнце (всего 1% от энерговыработки Солнца). [13] С этим результатом Borexino раскрыл оба процесса, питающих Солнце и многие звезды главной последовательности.

Эксперименты

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abc «Годовой отчет INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso за 2011 год» (PDF) . п. 4 . Проверено 16 августа 2015 г.
  2. ^ Miramonti, Lino (31 марта 2005 г.). «Европейские подземные лаборатории: обзор». Труды конференции AIP . 785 : 3–11. arXiv : hep-ex/0503054 . Bibcode : 2005AIPC..785....3M. doi : 10.1063/1.2060447. S2CID  5793486.
  3. ^ Частица-хамелеон, пойманная на месте изменения, пресс-релиз, ЦЕРН , 31 мая 2010 г., дата обращения 22 ноября 2016 г.
  4. ^ Агафонова, Н.; Александров, Андрей; Алтынок, Осман; Амбросио, Микеланджело; Анохина Анна М.; Аоки, Сигэки; и др. (2010). «Наблюдение первого события-кандидата ν τ в эксперименте OPERA в пучке CNGS». Буквы по физике Б. 691 (3): 138–145. arXiv : 1006.1623 . Бибкод : 2010PhLB..691..138A. doi :10.1016/j.physletb.2010.06.022. S2CID  119256958.
  5. ^ Шехтер, Джозеф; Валле, Хосе ВФ (1980). «Массы нейтрино в теориях SU(2) ⊗ U(1)». Physical Review D. 22 ( 9): 2227–2235. Bibcode :1980PhRvD..22.2227S. doi :10.1103/PhysRevD.22.2227.
  6. ^ ab Новый эксперимент направлен на разгадку тайны массы нейтрино, 4 ноября 2014 г., дата обращения 3 октября 2021 г.
  7. ^ Коттингем, WN; Гринвуд, DA (2007). Введение в Стандартную модель физики элементарных частиц (2-е изд.). Cambridge University Press.
  8. ^ Носенго, Никола (2010). "Римские слитки для защиты детектора частиц". Nature . doi : 10.1038/news.2010.186 .
  9. ^ Батлер, Деклан; Каллауэй, Эвен; Чек Хейден, Эрика; Сираноски, Дэвид; Хэнд, Эрик; Носенго, Никола; Сэмюэл Райх, Эжени; Толлефсон, Джефф; Яхья, Мохаммед (2011). "365 дней: Nature's 10". Nature . 480 (7378): 437–445. Bibcode :2011Natur.480..437B. doi : 10.1038/480437a . PMID  22193082. S2CID  12834643.
  10. ^ Брамфилд, Джефф (2011). «Частицы преодолевают предел скорости света». Nature . doi :10.1038/news.2011.554.
  11. ↑ Нейтрино, отправленные из ЦЕРНа в Гран-Сассо, соблюдают космическое ограничение скорости, 8 июня 2012 г.
  12. ^ Адам, Т.; и др. ( Сотрудничество OPERA ) (2012). «Измерение скорости нейтрино с помощью детектора OPERA в пучке CNGS». Журнал физики высоких энергий . 2012 (10): 93. arXiv : 1109.4897 . Bibcode : 2012JHEP...10..093A. doi : 10.1007/JHEP10(2012)093. S2CID  17652398.
  13. ^ Первое обнаружение солнечных нейтрино из цикла CNO с помощью Borexino, Indico- FNAL , 23 июня 2020 г.

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с Laboratori Nazionali del Gran Sasso .